大流量液壓源恒溫恒壓控制及油液彈性模量研究

發(fā)布時間：2020-10-13 16:57

　　液壓傳動與控制系統(tǒng)具有抗負(fù)載的剛度大、執(zhí)行器的功率-重量比大的突出優(yōu)點(diǎn),已廣泛地應(yīng)用在各個領(lǐng)域中。隨著對液壓系統(tǒng)的功率和響應(yīng)時間的要求不斷提高,如何提高液壓系統(tǒng)的性能一直是一個學(xué)科研究的熱點(diǎn)問題。液壓控制系統(tǒng)的頻寬主要受液壓動力機(jī)構(gòu)的限制,即為液壓固有頻率ω_h和液壓阻尼比ξ_h所限,而系統(tǒng)的穩(wěn)定性也需要用足夠大的ω_h和ξ_h值來保證。油液的彈性模量決定著液壓固有頻率,油液的粘度直接影響液壓阻尼比。而油液的彈性模量是一個很難確定的量,油液的粘度隨溫度變化非常明顯,一直是一個理論分析與計算的軟參數(shù)。本文以對接機(jī)構(gòu)綜合試驗(yàn)臺運(yùn)動模擬器液壓控制系統(tǒng)為選題,著重對油液彈性模量的在線測量和大功率液壓系統(tǒng)的油液溫度控制進(jìn)行了研究。油液彈性模量的在線測量中,定義法是一種最直接最可靠的方法。論文從提高定義法的測量精度入手,提出了從測試腔直接提取測量信息的方法,以克服摩擦力的干擾,針對油液彈性模量的影響因素多、測量值變化大不穩(wěn)定的特點(diǎn),系統(tǒng)而全面的分析了測試腔形變、泄漏、壓縮升溫等的影響并采取措施減少其對測量值的干擾,測量精度達(dá)到3%。利用該測量裝置首次實(shí)驗(yàn)研究了系統(tǒng)進(jìn)氣前后和系統(tǒng)抽真空前后油液彈性模量變化,間接反映出油液含氣量的變化。針對油溫控制純滯后、參數(shù)時變的特點(diǎn),提出了一套油溫控制的方法,利用三通比例水閥分水原理控制通過回油板式換熱器的冷卻水流量并結(jié)合參數(shù)自整定模糊PID控制算法精確控制油液溫度,仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明系統(tǒng)油溫穩(wěn)定在45±1℃范圍內(nèi)。對大通徑插裝閻控制供油壓力的穩(wěn)態(tài)特性和動態(tài)特性進(jìn)行的仿真和實(shí)驗(yàn)研究,得到了參數(shù)變化對性能指標(biāo)的影響規(guī)律,為提高大流量液壓源供油壓力的性能指標(biāo)提供了參考依據(jù)。論文主要研究內(nèi)容如下: 第一章,介紹了空間交會對接及其仿真技術(shù)國內(nèi)外研究發(fā)展概況和大型裝備液壓系統(tǒng)集成技術(shù)國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀。闡述了油液彈性模量測量和油液溫度控制的研究現(xiàn)狀。提出了本課題的研究內(nèi)容以及完成論文所要進(jìn)行的研究工作。第二章,簡要介紹了對接機(jī)構(gòu)綜合試驗(yàn)臺的結(jié)構(gòu)及組成。設(shè)計了運(yùn)動模擬器液壓系統(tǒng),包括動力機(jī)構(gòu)和液壓源兩大部分的組成、原理和主要參數(shù)等。針對液壓源設(shè)計中的幾個關(guān)鍵技術(shù),油溫控制、抽真空除氣、油液彈性模量測量和供油壓力調(diào)節(jié),給出了解決方案并對其原理進(jìn)行了闡述。第三章,在建立油液彈性模量的理論模型基礎(chǔ)上,對影響油液彈性模量的因素進(jìn)行了分析。詳細(xì)分析了油液彈性模量測量裝置的精度問題。對摻混氣體對油液彈性模量的影響、混氣油液彈性模量隨壓力的變化以及油溫對油液彈性模量的影響進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。并對測量系統(tǒng)壓力波動、測量壓力以及泄漏量和氣泡溶解度對測量結(jié)果的影響進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)分析。第四章,在建立溫度被控對象的數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上,分析了油液溫度控制的難點(diǎn),提出了基于參數(shù)自整定模糊PID的油液溫度控制策略,并進(jìn)行了參數(shù)自整定模糊PID控制器的設(shè)計以及油液溫度控制的仿真分析。在對接機(jī)構(gòu)綜合試驗(yàn)臺運(yùn)動模擬器液壓源設(shè)備上進(jìn)行了油液溫度控制實(shí)驗(yàn)。仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,采用參數(shù)自整定模糊PID控制算法對液壓系統(tǒng)油液溫度進(jìn)行控制,油溫穩(wěn)定在45±1℃范圍內(nèi)。第五章,利用AMESim建立了壓力控制插裝閥的仿真模型。通過分析選擇了幾個與壓力控制穩(wěn)態(tài)特性相關(guān)的參數(shù)進(jìn)行仿真研究。并對主閥芯彈簧、主閥前腔容積、導(dǎo)閥彈簧和阻尼對壓力動態(tài)特性的影響進(jìn)行了仿真分析。在對接機(jī)構(gòu)綜合試驗(yàn)臺運(yùn)動模擬器液壓源設(shè)備上進(jìn)行了壓力控制實(shí)驗(yàn)。第六章,概括了全文的主要研究工作和成果,并展望了今后需進(jìn)一步研究的工作和方向。
【學(xué)位單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2009
【中圖分類】：TH137
【部分圖文】：

示意圖,國際空間站,航天飛機(jī),交會對接

間交會對接及其仿真技術(shù)國內(nèi)外研究發(fā)展概況對接(rendezvousallddocking，RvD)技術(shù)是指兩個航天器(一個稱為個稱為追蹤航天器)于同一時間在軌道同一位置以相同速度會合，并整體的技術(shù)ll]。器交會對接是載人航天工程的一項關(guān)鍵技術(shù)。幾乎在所有的載人航往返運(yùn)輸、大型航天器的在軌裝配與長期營運(yùn)、航天器在軌服務(wù)、星際航行等)，都要應(yīng)用交會對接技術(shù)121。

原理圖,壓縮法,彈性模,油液

號互相關(guān)原理求得管道中壓力信號在兩個壓力傳感器之間的傳遞時間，再根據(jù)波速、油液彈性模量、油液密度之間的關(guān)系得到各壓力下油液彈性模量B的值。其測量裝置原理如圖1一14所示.液壓泵為63CY泵，具有流量脈動大的特點(diǎn)，能在管道中產(chǎn)生比較明顯的壓力脈動信號.加載方式為溢流閥加載，連接泵與閥的管道為厚壁無縫鋼管，內(nèi)徑17nun，壁厚 4.SInln，可以認(rèn)為是剛性的.沿著管道安裝了兩個相距Zm的壓力傳感器，用以檢測管道內(nèi)的壓力信號.試驗(yàn)時控制油溫在50℃左右，并墓本上保證油箱的供油狀

結(jié)構(gòu)圖,綜合試驗(yàn)臺,對接機(jī)構(gòu)